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Revista Ingenierías Universidad de Medellín
Revista Ingenierías Universidad de Medellín, vol. 12, No. 23 pp. 35 - 46 - ISSN 1692 - 3324 - julio-diciembre de 2013/184 p. Medellín, Colombia
CONSUMO DE COMBUSTIBLE EN VEHÍCULOS 
PARA TRANSPORTE POR CARRETERA –MODELOS PREDICTIVOS–
John Jairo Posada Henao*
Carlos A. González - Calderón**
Recibido: 22/10/2012
Aceptado: 25/10/2013
RESUMEN
En este artículo se presentan modelos para la estimación del consumo de combus-
tible en vehículos para transporte por carretera, con base en literatura especializada 
del tema y de costos de operación vehicular en los cuales está inmerso el combustible 
necesario para la locomoción de los vehículos. El consumo de combustible está aso-
ciado a variables como las características del vehículo, carga transportada y carretera 
por la que se circula, por lo que se considera dentro de la estructura de costos de 
operación vehicular como una componente variable, representando entre el 20 % y 
60 % de estos costos. Para su cuantificación existen métodos directos e indirectos 
que han permitido la creación de algunos modelos que predicen, con cierto grado de 
exactitud, el consumo para condiciones particulares de operación de los vehículos, 
los cuales deben ser adaptados a las condiciones particulares de cada lugar.
Palabras clave: consumo de combustible, costo de operación vehicular, modelos 
de predicción, evaluación de proyectos.
* Ingeniero Civil – Especialista en Vías y Transporte – PhD en Ingeniería. Profesor Asociado, Departamento de Ingeniería Civil, Facultad de 
Minas, Universidad Nacional de Colombia – Sede Medellín. Carrera 80 65-223 Bloque M5, Tel: 4+4255183, Fax: 4+4255152, jjposada@
unal.edu.co
** Ingeniero Civil, Magíster en Ingeniería – Infraestructura y Sistemas de Transporte, Master of Engineering – Transportation. Profesor Univer-
sidad de Antioquia. Research Assistant – Center for Transportation, Infrastructure and the Environment Rensselaer Polytechnic Institute. 
110 8th Street, Room JEC 4037, Troy, NY 12180 USA. Phone: +1 518-276-3121. Fax: +1 518-276-48331. gonzac4@rpi.edu
36 John Jairo Posada Henao - Carlos A. González-Calderón
Universidad de Medellín
FUEL CONSUMPTION IN VEHICLES FOR HIGHWAY TRANSPORTATION 
– PREDICTIVE MODELS
ABSTRACT
This article deploys models intended for estimating fuel consumption in vehicles 
for highway transportation, based on literature specialized in this topic and vehicle 
operation costs which include the fuel needed for reaching vehicle locomotion. Fuel 
consumption has been associated to variables such as vehicle characteristics, trans-
ported load, and circulation highway, so fuel consumption is deemed as a variable 
component within the vehicle operation costs structure, accounting for 20% and 60% 
of such costs. For its quantification, there are direct and indirect methods which can 
be used which allow creating some prediction models which, with a certain degree 
of accuracy, may predict consumption for specific operation conditions of vehicles 
which should be adjusted to certain conditions of each site. 
Key words: Fuel consumption; vehicle operation costs; prediction models; 
project evaluation.
37Consumo de combustible en vehículos para transporte por carretera –modelos predictivos–
Revista Ingenierías Universidad de Medellín, vol. 12, No. 23 pp. 35 - 46 - ISSN 1692 - 3324 - julio-diciembre de 2013/184 p. Medellín, Colombia
INTRODUCCIÓN
Al considerar el ciclo de vida de una carretera, los 
costos de operación vehicular son el componente 
más significativo del costo total. El consumo de 
combustible es el mayor componente en estos 
costos de operación vehicular [1]; de otro lado en 
la mayoría de los países el transporte por carretera 
es el principal modo de transporte [2].
El consumo de combustible es un importante 
elemento dentro del costo de operación de un 
vehículo que puede incluso, para algunos tipos de 
vehículos en algunas regiones, representar hasta 
el 50 % de los costos de transporte por unidad 
vehicular [3 - 6].
Desde que se inventó el vehículo, se han reali-
zado numerosas investigaciones [7 - 36] tendentes a 
conocer el consumo de combustible utilizado para 
su locomoción y mejor, aún, a predecirlo. Como 
ejemplo, Agg [7] investigó el consumo de combus-
tible y Moyer y Winfrey [8] fueron los primeros en 
realizar encuestas y estudios de costos operacionales 
en vehículos. Recientemente estos estudios se han 
orientado a conocer el efecto que en el consumo 
de combustible tienen aspectos como velocidad, 
geometría vial y estado del pavimento, entre otros.
Inicialmente los investigadores usaron datos 
empíricos gruesos que posteriormente se han 
remplazado por resultados de estudios experimen-
tales en los cuales se ha relacionado el consumo 
de combustible con las condiciones específicas de 
operación y modelación usando una aproximación 
empírica. En las últimas épocas se ha modelado 
el consumo de combustible usando principios 
mecanicistas que lo relacionan con las fuerzas de 
oposición al movimiento [1].
Para calcular el consumo de combustible se 
recurre a modelos de estimación estadística o meca-
nicista; los primeros son económicos y sencillos de 
construir, y los segundos requieren gran cantidad 
de recursos para su desarrollo y formulación [4]. Lo 
actual de estos modelos es que sean de tipo meca-
nicista y se consideran parte integral de otros cuyo 
objeto es apoyar la evaluación técnica y económica 
de proyectos viales.
1. LOS MODELOS
Los modelos de evaluación técnico - económica han 
surgido para hacer más ágil, eficiente y segura la 
distribución de los recursos en el área vial, debido a 
la situación que se origina a partir de que los recur-
sos asignados ese sector son cada vez más escasos, 
las carreteras se van envejeciendo y el tránsito en 
volumen y carga, que los solicita y deteriora, au-
menta cada vez más. Estos modelos determinan la 
alternativa óptima de inversión, entre alternativas 
de diseño, construcción y mantenimiento que se 
consideren, utilizando el principio de minimización 
del costo total del transporte, concepto que ha ga-
nado consenso entre administradores, economistas 
e ingenieros en los países desarrollados y economías 
emergentes [37].
La metodología de estos modelos contempla 
la interacción entre los componentes del costo de 
transporte (estudios y diseños, construcción, opera-
ción, mantenimiento, expansión, y de los usuarios 
de los vehículos), para obtener el menor costo total. 
Estos costos no son independientes, tienen una 
relación que es determinante al calcularlos.
El costo de los usuarios se compone por los de 
operación de los vehículos (VOC, por sus siglas en 
Inglés) y del tiempo de viaje, seguridad y accidentes, 
y comodidad. Al seleccionar la mejor alternativa de 
inversión, los costos de los usuarios son cerca del 90 
% del costo total de transporte en carreteras de dos 
carriles con pocos miles de vehículos diarios [38].
El costo de operación de los vehículos es el 
asociado con la propiedad, operación y manteni-
miento del vehículo, e incluye el costo por consumo 
de combustible y lubricantes, desgaste de neumáti-
cos, repuestos, mano de obra en mantenimiento, 
depreciación e interés, licencias, seguros y salario 
de la tripulación, entre otros.
38 John Jairo Posada Henao - Carlos A. González-Calderón
Universidad de Medellín
Los modelos VOC se basan en que el consumo 
de recursos y la velocidad de los vehículos dependen 
de características de los vehículos y de variables 
relativas al diseño, construcción y mantenimiento 
de la carretera, que pueden controlarse según las 
decisiones de inversión tales como pendiente, cur-
vatura, peralte y rugosidad, entre otras. El objetivo 
de estos modelos VOC es simular los efectos de las 
características físicas y la condición de la carretera 
sobre el consumo de recursos de los vehículos. Al 
considerar las características de carretera, antes y 
después de alguna intervención, se puede con los 
modelosVOC determinar el costo total de usuario 
asociado a cada opción y luego comparándolos se 
obtienen los beneficios logrados por la intervención 
prevista.
Entre los beneficios más importantes obteni-
dos por las mejoras realizadas en un sistema carrete-
ro está la reducción en el consumo de combustible 
con el uso de modelos precisos y sencillos, para 
su determinación; sobre todo cuando se requiere 
diseñar y evaluar acciones de administración de 
carreteras y específicamente de pavimentos [3, 4]. 
De esta manera surgen los modelos para la deter-
minación en forma predictiva del consumo de 
combustible en los vehículos automotores.
El consumo de combustible es influenciado 
por la geometría y condición de la carretera, por 
las condiciones de circulación y el tipo de vehículo 
[39], y también por las características del conductor 
y del ambiente en el cual se encuentra inmerso [6].
Para predecir el consumo de combustible se 
recurre a modelos de estimación estadística o em-
píricos, y los mecanicistas [4]. Los de estimación 
estadística, que han sido los más usados, surgen de 
relacionar, mediante técnicas como la regresión, 
el consumo, con las características geométricas y 
estado de una carretera; su obtención es económica 
y sencilla, y su limitación o problema está en la elec-
ción y uso de la técnica de regresión. Los modelos 
mecanicistas se fundamentan en tener en cuenta las 
fuerzas que están involucradas en el movimiento de 
los vehículos, considerando así la energía necesaria 
para lograr el movimiento; estos modelos están 
libres de muchas limitaciones y se pueden adaptar 
más fácilmente a entornos diferentes a aquel en el 
cual fueron creadas.
Es necesario calibrar cualquier modelo cuando 
su aplicación es en condición diferente al de su 
elaboración, ya que aspectos como las condiciones 
particulares de estudio, desactualización o alcance 
alteran, y seriamente en algunos casos, el proceso 
de elección de alternativa produciendo resultados 
alejados de la realidad. Los modelos de costo de 
operación vehicular poseen, entre otros, aspectos 
relacionados con la región en la que fueron desarro-
llados, tecnología del vehículo, comportamiento del 
conductor y decisiones del operador de flota, por 
lo que no escapan de tener que ser calibrados [3].
A continuación se describen algunos de los 
modelos más conocidos para estimar el consumo de 
combustible de vehículos que utilizan combustible 
tipo gasolina o aceite combustible para motores 
(ACPM) para su locomoción.
1.1 Modelos empíricos
También conocidos como clásicos o de estimación 
estadística. Una aproximación a los modelos para 
costos de operación vehicular considera para cada 
componente, como el combustible, las característi-
cas de la carretera con análisis de datos por la técni-
ca de los mínimos cuadrados teniendo un término 
de error [3], como se muestra en la ecuación (1).
 1)( * ()c x f e= +
Donde:
c = costo o consumo del elemento
x = vector de características de la carretera
f = vector de coeficientes
e = error.
El error “e” no puede estar correlacionado con 
39Consumo de combustible en vehículos para transporte por carretera –modelos predictivos–
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“x”, usualmente “f” se determina por mínimos cua-
drados, y es posible que “c” se remplace por log(c) 
con el fin de facilitar la obtención de resultados de 
manera lineal, por lo que el modelo será semiloga-
rítmico, y puede presentar un mejor ajuste.
Otros estudios plantean que el consumo de 
combustible es función solo de la velocidad del 
vehículo [3], y se establece la relación funcional 
que se muestra con la ecuación (2):
2/ (2)*F a b V c V= + +
Donde:
F = consumo de combustible por unidad de 
distancia
a, b y c = coeficientes
V = velocidad del vehículo
El consumo de combustible tiene comporta-
miento de curva en “U” [40], como se muestra en 
la figura 1, en el que el mayor consumo de combus-
tible se presenta a velocidades relativamente altas 
o bajas, y un valor mínimo cuando la velocidad 
del vehículo es igual a (b/2c)1/3 [3]; o bien una 
denominada velocidad “óptima”, generalmente 
entre 40 y 60km/h, con el mínimo de consumo 
[1]. El coeficiente “a” es función de características 
de la carretera y del vehículo en las cuales tienen 
participación el peso y la relación peso/potencia 
del vehículo [3]. Se muestra en la ecuación (3) otra 
expresión obtenida con pruebas de laboratorio [41].
2 3* 3)* * (L a b V c V d V= + + +
Donde:
L = consumo en lt/km
V = velocidad media en km/h
a, b, c y d son parámetros definidos para cada 
tipo de vehículo
Con (3) se tiene comportamiento del consumo 
de combustible similar al que se ilustra en la figura 
1, es decir, en forma de “U”; aunque no es muy 
adecuado debido a que sus resultados no se han va-
lidado con datos reales de vehículos en operación.
Un avance en el desarrollo de estos modelos se 
evidencia con la ecuación (4) [1, 40] que igualmen-
te muestra, como la figura 1, que el consumo de 
combustible es en forma de “U”. El avance citado 
corresponde a que se considera en forma explícita 
Figura 1. Efecto de la velocidad sobre el consumo de combustible en automóviles
Fuente: [40] y elaboración propia
40 John Jairo Posada Henao - Carlos A. González-Calderón
Universidad de Medellín
la pendiente de la carretera y el estado superficial 
del pavimento, como variables significativas.
21
0 2 3 4 5 (4)
aFc a a V a R a F a IRI
V
= + + + + +
Donde:
Fc: consumo de combustible (lt/1000km)
V: velocidad del vehículo (km/h)
R: promedio de subidas de la carretera (m/km)
F: promedio de bajadas de la carretera (m/km)
IRI: rugosidad en la escala del IRI - Índice de 
Regularidad Internacional - (m/km)
ai: parámetros del modelo
Los modelos estadísticos clásicos, los más utili-
zados, han surgido de bases de datos obtenidas con 
encuestas, consultas a transportadores y trabajos 
experimentales en los que se relacionan el consumo 
de combustible con las características geométricas 
y de estado de la carretera mediante técnicas de 
regresión lineal múltiple. Son económicos y sen-
cillos de construir, no involucran gran cantidad 
de variables, pero requieren buena base de datos. 
Por lo general son estadísticamente significativos 
y conceptualmente válidos.
Las limitaciones más comunes de estos mode-
los están asociadas a la técnica de regresión; por 
ejemplo, la aplicación de un modelo estadístico 
es válida solo para el vehículo considerado en la 
modelación, rango de variables analizado, y región 
donde fue desarrollado, no siendo posible utilizarlo 
para condiciones diferentes (los resultados no se 
pueden extrapolar). Esta limitación se acentúa si 
se desean introducir cambios por avances tecnoló-
gicos, o remplazar alguno de sus componentes, por 
lo que se debe realizar una nueva modelación [4].
1.2 Modelos mecanicistas
Los modelos mecanicistas, modernos para esti-
mar el consumo de combustible de los vehículos, 
emplean principios que relacionan el consumo 
de combustible con las fuerzas que actúan sobre 
el vehículo. Los más exactos son utilizados por 
diseñadores y fabricantes de vehículos para eva-
luar la sensibilidad del consumo ante cambios 
en componentes del motor, cuerpo del vehículo 
o características aerodinámicas. Estos modelos, 
llamados de “mapeo del motor”, requieren datos 
particulares y específicos que generalmente no son 
públicos. Además están asociados normalmente a 
un tipo de vehículo lo que hace difícil su uso en 
el área de evaluación de proyectos o de gestión de 
pavimentos [4], en la que se necesita conocer el 
consumo de una flota vehicular.
Los modelos comunes de tipo mecanicista 
relacionan el consumo instantáneo de combustible 
(ml/s) con las fuerzas que actúan sobre el vehículo 
en su movimiento [42]. Para calcular el consumo 
de combustible se relaciona este con la energía 
requerida para vencer las fuerzasque se oponen 
al movimiento, obteniendo un modelo en función 
de la resistencia del aire, pendiente, curvatura, 
rodadura e inercia del motor y del vehículo. Estu-
dios hechos indican que las fuerzas que se deben 
considerar para la determinación del consumo de 
combustible, y otros aspectos que deben ser tenidos 
en cuenta son [1, 39, 40]:
•	 Fuerzas de oposición al movimiento: la inercia 
por ejemplo
•	 Fuerzas internas del vehículo: la fricción inter-
na de las partes del vehículo
•	 Velocidad del motor: efectos por cambio en la 
velocidad del motor (revoluciones)
•	 Apropiado cálculo del consumo por eventos 
de aceleración y desaceleración
•	 Aplicable a diferentes vehículos: diferentes 
tipología y tecnología
Los modelos mecanicistas no tienen limitacio-
nes, ya que pueden considerar cambios tecnológicos 
y ser aplicados a otros ambientes, siendo su mayor 
ventaja que poseen una mayor flexibilidad de apli-
41Consumo de combustible en vehículos para transporte por carretera –modelos predictivos–
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cación modificando el parámetro de interés sin 
necesidad de realizar nuevos ensayos. La principal 
desventaja de estos modelos es que requieren gran 
cantidad de recursos para su desarrollo y formu-
lación [4].
Tres grandes estudios se han hecho para desa-
rrollar modelos mecanicistas: el estudio auspiciado 
por el Banco Mundial para el Highway Design and 
Maintenance Standars Model (HDM - III), investiga-
ción en Sur África, y en Australia [39], en los que 
se usó la magnitud de las fuerzas que se oponen 
al movimiento como base para las predicciones.
En los estudios de Sur África y Australia se 
pretendió obtener un factor de eficiencia. El con-
sumo de combustible fue el producto del total de 
potencia requerida para vencer fuerzas de oposición 
al movimiento, y este factor de eficiencia [40].
El modelo del HDM - III se ha considerado 
como mecanicista híbrido, ya que usa como base 
para sus cálculos las fuerzas que se oponen al 
movimiento y luego recurre al uso de una serie 
de parámetros de regresión para convertir dichas 
fuerzas en consumo de combustible. A diferencia 
del modelo de Sur África, Greenwood [40] explica 
que este explícitamente considera la velocidad del 
motor, aunque adopta un valor constante.
Otros modelos son:
Australian Road Fuel Consumption Model (AR-
FCOM) es un modelo mecanicista cuya ventaja es 
que permite conocer el consumo de combustible en 
ralentí (motor funcionando pero caja de velocidades 
en neutro) [39].
El International Study of Highway Development 
and Management –ISOHDM– se realizó para am-
pliar el ámbito del HDM - III y armonizar los siste-
mas de gestión de carreteras con software adaptable 
a las necesidades de los administradores de carre-
teras [43]; el principal resultado es la Herramienta 
para Desarrollo y Gestión de Carreteras (Highway 
Development and Management Tool) –HDM - 4–, con 
el que el ámbito de aplicación del sistema HDM 
se ha ampliado pues supera las evaluaciones tradi-
cionales de proyectos, y proporciona un potente 
sistema para el análisis de gestión y de alternativas 
de inversión en carreteras; su uso inició en el año 
2000.
A continuación se presentan los modelos más 
representativos destacando su importancia, como 
los de HDM - III y HDM - 4 por ser considerados los 
mejores y por el apoyo y casi exigencia que hace el 
Banco Mundial para que los proyectos carreteros 
sean evaluados con estos modelos [44]. Por ejemplo 
Zaabar y Chatti [22] calibraron el modelo HDM - 4 
para estimar el efecto de la rugosidad del pavimento 
en el consumo de combustible para las condiciones 
de USA.
1.2.1 Modelo del HDM - III
Este modelo emplea un principio básico de los 
motores de combustión interna: bajo condiciones 
ambientales ideales como temperatura ambiente, 
presión y humedad constantes, el consumo de 
combustible por unidad de tiempo se puede ex-
presar como función de la potencia de salida y las 
revoluciones del motor [38], con la ecuación (5):
( ) (5) ; UFc f HP RPM=
Donde:
UFc: consumo instantáneo de combustible 
(ml/s)
HP: potencia aplicada en las ruedas (HP)
RPM: velocidad del motor en revoluciones 
(rpm)
Los datos para determinar la función de 
consumo de combustible del modelo HDM - III se 
obtuvieron experimentalmente para 11 vehículos. 
El ensayo consideró observar el consumo en ambos 
sentidos sobre tramos de longitud definida con 
pendiente constante y diferentes niveles de carga, 
manteniendo constante la velocidad de viaje y la 
42 John Jairo Posada Henao - Carlos A. González-Calderón
Universidad de Medellín
posición de la caja de cambios. Las pruebas se 
realizaron a velocidades de 10 a 120km/h, con 
incrementos de 10km/h. En cada observación se 
registra la cantidad de combustible que se consu-
me y el tiempo empleado en recorrer el tramo de 
carretera utilizado.
El consumo de combustible instantáneo o 
unitario (UFc) se calcula como la cantidad de com-
bustible que se consume en el tramo dividido entre 
el tiempo de viaje. Se hacen varias réplicas para cada 
combinación de vehículo, nivel de carga, sección, 
dirección, velocidad de viaje y posición en la caja de 
velocidades. El promedio de las observaciones para 
cada conjunto de combinaciones se trata como una 
observación individual en el análisis estadístico. 
La estimación de los coeficientes de la ecuación se 
realiza a partir de regresiones ordinarias de míni-
mos cuadrados, aplicada en forma separada para 
tramos en subida y en bajada, empleando diferentes 
modelos [38].
La función estimada UFc es continua en HP 
y RPM. Para RPM fijo el consumo UFc aumenta 
con HP, así si el vehículo necesita mayor potencia 
el consumo de combustible aumenta. De la misma 
forma el consumo aumenta con las revoluciones 
del motor para valores fijos de la potencia aplicada. 
Cuando la potencia aplicada es nula, HP = 0, se 
tiene consumo mínimo en función de RPM, que 
se aproxima al consumo en ralentí.
Finalmente, el consumo de combustible pro-
medio, para un viaje en ida y vuelta o “round trip”, 
está dado por la ecuación (6).
1 2500* * * (6)u d
u d
UFc UFcFc
V V
a a
æ ö÷ç ÷= +ç ÷ç ÷çè ø
Donde:
Fc: consumo de combustible (litros por cada 
1.000 km)
α1: parámetro de ajuste por eficiencia del motor
α2: parámetro de ajuste por forma de operación
Vu: velocidad en tramos ascendentes (m/s)
Vd: velocidad en tramos descendentes (m/s)
UFcu: consumo de combustible instantáneo en 
tramos ascendentes (ml/s)
UFcd: consumo de combustible instantáneo en 
tramos descendentes (ml/s)
Una de las falencias del modelo de consumo 
del HDM III es la alta estimación para automóvi-
les grandes y medianos, por lo que se sugiere una 
reducción del factor α1 para estos vehículos con 
el fin de tener una estimación más realista [45]. 
Otro aspecto está relacionado con las revoluciones 
del motor; se estima el consumo con la velocidad 
nominal del motor (CRPM) constante, equivalente 
a 75 % de la tasa de potencia máxima (máxRPM) 
del vehículo correspondiente, en vez de la real del 
motor.
1.2.2 Modelo del HDM - 4
En el HDM - 4 se tiene el modelo ARFCOM que se 
citó previamente. El HDM - 4 es un modelo para la 
gestión de infraestructura vial que permite realizar 
evaluaciones técnicas y económicas para proyectos 
de inversión en carreteras [44].
Los resultados obtenidos con este modelo 
permiten verlo como el que mejor ajuste tiene con 
datos reales, y por consiguiente, es el más confiable 
para predicciones de consumo de combustible para 
condiciones de flujo de tránsito ininterrumpido 
[46]. En este, el consumo de combustible se predi-
ce en forma proporcional a los requerimientos de 
potencia que tenga el vehículo [40]. Su expresión 
genérica es la ecuación (7).
( ) (7),IFC f Ptr Peng Paccs= +
Donde:
IFC: Consumo de combustible instantáneo 
(ml/s)
Ptr: potencia requerida por fuerzas tractivas 
(kW)
43Consumode combustible en vehículos para transporte por carretera –modelos predictivos–
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Paccs: potencia requerida por accesorios (kW)
Peng: potencia requerida por fricción interna 
del motor (kW)
Para estimar el consumo de combustible, el 
modelo calcula primero la suma de los componen-
tes de potencia externa (potencia tractiva, incluyen-
do la eficiencia del tren de tracción, y la potencia 
de accesorios) y la potencia para sobreponerse a la 
fricción interna del motor [4]. Luego, de acuerdo 
con la ecuación (8) el consumo instantáneo de 
combustible se estima usando el factor de eficiencia 
consumo - potencia, así:
( ) ; Potencia total (8)UFc max a bé ùë û=
Donde:
UFc: consumo de combustible instantáneo 
(ml/s)
α: consumo de combustible mínimo, usual-
mente el de ralentí (ml/s)
β: factor de eficiencia consumo de combusti-
ble - potencia (ml/kw/s)
Potencia Total: la requerida para vencer las 
resistencias externas: rodadura, inercia, aerodi-
námica, curvatura y pendiente (Potencia tractiva: 
Ptr), mover los accesorios del vehículo (Potencia 
de accesorios: Paccs), y vencer la fricción interna 
del motor (Peng).
El modelo considera que el consumo de com-
bustible para una potencia total reducida no será 
inferior a la tasa de ralentí (α), que es el mínimo 
combustible requerido para mantener el motor en 
funcionamiento sin presionar el acelerador y caja 
de velocidades en neutro. Este consumo incluye el 
combustible necesario para vencer la fricción inter-
na del motor y mover los accesorios con el vehículo 
detenido. Si esta tasa en ralentí es desconocida, el 
modelo original permite determinarla; igual sucede 
con el resto del modelo HDM - 4 que proporciona 
valores por defecto para otras muchas variables [44].
En condiciones generales de conducción, el 
consumo de combustible continuamente varía 
debido a los cambios permanentes en la velocidad 
del vehículo y las condiciones de la carretera. 
En niveles bajos de aceleración el consumo de 
combustible toma un valor mínimo que depende 
de la tecnología del motor. Motores con control 
computarizado de inyección de combustible y 
algunos carburados de los más recientes, tienen la 
capacidad de restringir el consumo de combustible 
a un nivel muy bajo (conocido como combustible 
cero), incluso menor al de “ralentí” durante pe-
ríodos en donde la potencia tractiva es suficiente 
para atender requisitos por accesorios y fricción 
interna del motor. Esto es relevante en casos de 
altas pendientes longitudinales de la carretera, o 
niveles de congestión en los que es alta la cantidad 
de maniobras [40].
Este modelo es el mejor según varios investiga-
dores [1, 4, 40, 46]. Y aunque su descripción puede 
ser consultada en Odoki y Kerali [47], también está 
disponible con mayor detalle en Posada [48] donde 
incluso se presenta corrección a una de las fórmu-
las del modelo. Sin embargo, luego de revisiones 
al software correspondiente se detecta que fue un 
error tipográfico en los respectivos manuales.
1.2.3 Modelo COPER
Este es un modelo de costos de operación vehicular 
desarrollado en Chile [4], pero no es un modelo 
original, ya que realmente es una calibración del 
modelo del HDM - III. En Chile se estimó conve-
niente adaptar algún modelo existente de consumo 
de combustible en lugar de desarrollar uno nuevo, 
debido al alto costo que implica. La selección 
comenzó con el análisis de diversos modelos dis-
ponibles en el momento (1990), de tal manera que 
por su formulación teórica, se pudiera adaptar a 
condiciones locales. Se recomendó utilizar la for-
mulación del HDM - III, por los siguientes aspectos:
• Permite incluir explícitamente características de 
vehículos (masa, área frontal, etc.).
44 John Jairo Posada Henao - Carlos A. González-Calderón
Universidad de Medellín
• Aumenta el rango de validez de funciones para 
variables geométricas y de rugosidad.
• Incorpora los efectos de la tecnología automo-
triz en el rendimiento de los vehículos.
• Permite validaciones con experimentos por su 
concepción físico - experimental.
La modificación de los parámetros que estable-
ce la regresión para el HDM - III permitió ajustar 
el modelo a condiciones locales. No obstante, se 
aconsejó la realización de pruebas de consumo de 
combustible para asegurar la bondad del modelo. 
Los camiones pequeños y buses presentaron me-
jor ajuste que los automóviles y camionetas, pero 
para camiones medianos y pesados las diferencias 
fueron mayores.
2. NECESIDAD DE ADAPTACIÓN Y 
CALIBRACIÓN
Varios estudios que fundamentan los modelos 
existentes se realizaron con vehículos de la década 
de 1980 [4, 49], por lo que se resta actualidad y 
precisión al modelo debido a los avances en la 
tecnología de los vehículos durante el tiempo 
transcurrido desde que dichos estudios se reali-
zaron. Además, varios de ellos se han hecho con 
vehículos nuevos del momento [3], situación que 
influye en el rendimiento del vehículo hasta que 
todas sus piezas se acoplen y el funcionamiento del 
vehículo se estabilice.
Las características de los modelos hacen im-
prescindible, por las condiciones normales bajo las 
cuales son creados, que sean adaptados a las con-
diciones del lugar donde se utilizarán para lo cual 
es necesario realizar investigaciones que permitan 
efectuar en forma adecuada tal adaptación y así los 
resultados obtenidos sean fiables [48]; situación que 
no es ajena a la realidad de muchos lugares como 
Colombia, en donde no se han realizado trabajos 
de este tipo [50]. Esto se estima de alta conveniencia 
para poder conocer con mayor precisión el efecto 
de las intervenciones en las carreteras.
Algunos estudios se han hecho para adaptar 
y calibrar estos modelos a condiciones locales de 
uso [42]. Se ha encontrado en estos estudios que 
existen diferencias, entre los datos del modelo y los 
reales, cercanas al 200 % [46]; y en particular para 
el caso del HDM - 4 se presenta un rango entre 110 
% y 270 %, para camiones [48].
3. CONCLUSIONES
La correcta estimación del consumo de combusti-
ble es indispensable en la evaluación de proyectos 
viales, debido a la importancia que este tiene dentro 
de los costos de usuario que son vitales en dicho 
proceso de evaluación.
Los modelos para el cálculo del consumo de 
combustible son de dos tipos básicamente: empí-
ricos, clásicos o de estimación estadística, y los de 
tipo mecanicista. Estos últimos son más versátiles 
y permiten una mejor adaptación a condiciones 
locales o particulares de estudio, pero para su 
desarrollo y formulación se requieren muchos 
recursos. Los modelos mecanicistas se identifican 
como mejores que los empíricos, ya que permiten 
modelar el consumo acorde con características del 
vehículo y de factores que tienen influencia en las 
fuerzas que se oponen al movimiento.
Los modelos para la estimación del consumo 
de combustible deben ser analizados con cuidado 
para adaptarlos y calibrarlos a las condiciones 
locales de uso, de tal manera que los resultados 
obtenidos sean válidos para los fines propuestos 
en los estudios, como es el caso de evaluación de 
proyectos viales.
El modelo de mayor validez que se tiene ac-
tualmente es el que se encuentra inmerso en el 
HDM - 4, de amplio uso en el ámbito internacional.
45Consumo de combustible en vehículos para transporte por carretera –modelos predictivos–
Revista Ingenierías Universidad de Medellín, vol. 12, No. 23 pp. 35 - 46 - ISSN 1692 - 3324 - julio-diciembre de 2013/184 p. Medellín, Colombia
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